Какую собственную частоту колебаний должна иметь конструкция сиденья водителя мобильной техники

Обновлено: 28.06.2024

О.С. Кочетов, д.т.н., профессор.

Водительские антивибрационные сиденья (с механической и пневматической подвеской) обеспечивают владельцам транспортного средства сохранение здоровья водителя, высокую производительность труда и высокую степень комфорта на рабочем месте. Замена отечественных сидений на предлагаемые существенно улучшает показатели машины. Легко настраиваются на индивидуальные данные каждого водителя. Регулировка параметров в сиденьях Grammer, поясничная поддержка наличие подголовника и подлокотников помогают правильно распределить нагрузку на тело и сделать водителя более комфортными. Работа водителя и эксплуатация транспортного средства с водительскими сиденьями фирмы Grammer комфортная и производительная.

Водительские антивибрационные сиденья для строительно-дорожной техники

Maximo XXL MSG 95AL/731

Maximo L MSG 95A/721

Maximo M MSG 85/721

UnitedSeats MGV84/C6

UnitedSeats LGV84/C6

UnitedSeats CS85/H90

UnitedSeats CS85/Top 25

UnitedSeats LGV84/Top15

UnitedSeats LGV84/C1

UnitedSeats LGV90/Top 25

UnitedSeats CS85/C2 PRO

UnitedSeats CS85/C7 PRO

UnitedSeats CS85/C1

UnitedSeats LGV90/C4

UnitedSeats LGV90/C1

UnitedSeats LGV90/C2 PRO

UnitedSeats LGV90/C7 PRO

UnitedSeats MGV120/C7 PRO

UnitedSeats LGV120/C2 PRO

UnitedSeats LGV120/C7 PRO

Actimo XL MSG 95A/722 c консолями для органов управления

Actimo XXL MSG 95AL/732 с 3-точечным ремнем безопасности

Actimo XXL MSG 97AL/732 c 4-точечным ремнем безопасности

Actimo M MSG85/722 с консолями для органов управления

Сиденья для погрузчиков и кранов

MSG 20 Narrow

MSG 20 Standart

Primo Evolution MSG 75EL/731

Primo EL Plus MSG 75EL/731

Primo XL Plus MSG 75G/721

Primo XXL MSG 75GL/522

Primo XL MSG 75GL/521

Primo L MSG 75G/521

Primo XXM MSG 65/522

Primo XM MSG 65/521

Primo M MSG 65/521

Maximo XXL MSG 95AL/731

Maximo L MSG 95A/721

Maximo M MSG 85/721

UnitedSeats MGV55

UnitedSeats MGV15

UnitedSeats MGV25

UnitedSeats MGV20/C1 SM

UnitedSeats MGV25/C5

UnitedSeats MGV25/C1

UnitedSeats MGV25/C2

UnitedSeats MGV64/C1

UnitedSeats MGV64/C2

UnitedSeats GS12

Сиденья для комбайнов, тракторов и сельхозтехники

Primo Professional M MSG 75GL/521

Primo Professional S MSG 75GL/711

Universo Basic Plus MSG 44/520

Universo Basic MSG 44/520

Compacto Comfort W MSG 93/721

Compacto Comfort M MSG 93/521

Compacto Comfort S MSG 93/511

Compacto Basic W MSG 83/721

Compacto Basic M MSG 83/521

Compacto Basic S MSG 83/511

Compacto Basic XM MSG 283/520

Compacto Basic XS MSG 283/S44

Maximo Evolution Active MSG 95EAC/741

Maximo Evolution Dynamic MSG 95EL/741

Maximo Dynamic Plus MSG 95AL/741

Maximo Dynamic MSG 95AL/741

Maximo Professional MSG 95AL/731

Maximo Comfort Plus MSG 95A/731

Maximo Comfort MSG 95G/721-731

Maximo Basic MSG 85/721

UnitedSeats W700

UnitedSeats T700

UnitedSeats T600

UnitedSeats ML4010 (не KL4010)

Современное сельское хозяйство становится все более профессиональным, а также предъявляет все более высокие требования к машинам и их операторам. Начиная с моделей сидений начального уровня с механическими подвесками вплоть до новейшего Maximo Evolution Active, более полувека сиденья GRAMMER устанавливали один стандарт за другим с точки зрения безопасности и комфорта, а также сохранения здоровья. Модельный ряд антивибрационных (виброзащитных) сидений GRAMMER для сельхозтехники наиболее многочисленный, и представлен следующими моделями: Maximo, Primo, Compacto и Universo.

Сиденья для малоразмерной техники

Primo XXL MSG 75GL/522

Primo XL MSG 75GL/521

Primo L MSG 75G/521

Primo XXM MSG 65/522

Primo XM MSG 65/521

Primo M MSG 65/521

Compacto Comfort W MSG 93/721

Compacto Comfort M MSG 93/521

Compacto Comfort S MSG 93/511

Compacto Basic W MSG 83/721

Compacto Basic M MSG 83/521

Compacto Basic S MSG 83/511

Compacto Basic XM MSG 283/520

Compacto Basic XS MSG 283/S44

UnitedSeats W700

UnitedSeats T700

UnitedSeats T600

UnitedSeats MGV55

UnitedSeats MGV15

UnitedSeats MGV25

UnitedSeats MGV20/C1 SM

UnitedSeats MGV25/C5

UnitedSeats MGV25/C1

UnitedSeats MGV25/C2

Водительские сиденья для грузовых автомобилей и автобусов

Linea/Tourea Klima High Perfomance MSG 90.6 G

Tourea High Perfomance MSG 90.6 G

Linea High Perfomance MSG 90.6 G

Kingman Climate MSG 90.6 PG

Kingman Comfort MSG 90.6 PG

Kingman Standart MSG 90.6 PG

Kingman Static MSG 90.5 S4

Arizona Standart/Comfort MSG 90.3G

Amarillo Standart/Comfort MSG 90.3P

Chicago MSG 90.3C

Водительские и пассажирские сиденья для железнодорожных поездов

GRAMMER MSG 90.6

GRAMMER MSG 95/722

GRAMMER MSG 85/722

GRAMMER MSG 90.3

Водительские и пассажирские сиденья для лодок и катеров

Nautic AVENTO Pro Air

Nautic AVENTO Pro M c 4-точечным ремнем безопасности

Nautic AVENTO Pro M

Nautic AVENTO Pro M 630

Nautic AVENTO Seat

Nautic AVENTO Premium

Nautic AVENTO Advanced

Вибрация как патогенный фактор производственной среды.

Среди достаточно большого количества вредных и опасных факторов, воздействующих на человека, есть такие, с которыми человек сталкивается ежедневно. К таким факторам относятся виброакустические, в число которых входит вибрация. С вибрацией мы встречаемся на рабочих местах в производственных помещениях, находясь в личном и общественном транспорте (автомобили, трамваи, электрички, метро и пр.), в быту, и поэтому необходимо представлять особенности ее вредного воздействия на организм человека, методы и средства защиты от нее.

С точки зрения безопасности труда виброакустические факторы, и в частности, вибрация являются одними из наиболее распространенных вредных производственных факторов. Они занимают 2-ое и 3- е место среди всех профзаболеваний. Уже доказано многими научными трудами, что длительное воздействие вибрации высоких уровней на организм человека приводит к развитию преждевременного утомления, снижению производительности труда, росту заболеваемости и нередко к возникновению профессиональной патологии — вибрационной болезни, характеризующейся комплексом стойких патологических изменений (поражением костно-суставного аппарата, функциональным расстройством внутренних органов, опущением органов малого таза, окостенением сухожилий, мышц и др.).

It’s such a good vibrations. …Или нет?

Вибрация – это колебания отдельных точек или целой механической системы относительно каких-либо первоначальных положений. Она возникает в машинах, механизмах, оборудовании, инструментах от действия внутренних или внешних динамических нагрузок, вызванных неуравновешенными вращающимися деталями и подвижными системами, неточностью взаимодействия отдельных деталей и узлов, ударными процессами технологического характера, неравномерной рабочей нагрузкой машин, движением техники по неровностям дороги, пашни и т.п. От источника образования вибрация по конструктивным элементам машины передастся на другие узлы и агрегаты, а также на так называемые объекты защиты, т.е. на сиденья, рабочие площадки, органы управления, а у стационарной техники, кроме того, – на пол (основание).

Например, тракторист воспринимает общую вибрацию от сиденья, а локальную – от рулевого колеса (рис. 1). Оператор стационарной машины, находясь рядом с ней, воспринимает общую вибрацию через ноги от пола, а локальную – от органов управления. При работе с ручными вибрирующими инструментами (электродрелью, пневмомолотком, электрорубанком и т.п.) человек воспринимает только локальную вибрацию.

Рис. 1 Схема передачи вибрации к сиденьям и рабочим органам трактора

Наиболее опасны вибрации с частотами 2–30 Гц, так как они вызывают резонансные колебания многих органов тела, имеющих в этом интервале собственные частоты (2–8 Гц – руки и ноги; 2–3 живот и кишечник; 2–12 – грудная клетка; 12–27 – голова; 10 Гц – мозг и т.д.).

К техническим мероприятиям относят устранение вибраций в источнике и на пути их распространения. Устранение и уменьшение вибраций в источнике начинают еще на стадии проектирования и изготовления машин, закладывая в их конструкцию решения, обеспечивающие вибробезопасные условия труда: замену ударных процессов на безударные, применение деталей из пластмасс, ременных передач вместо цепных, шестерен с глобоидальным и шевронным зацеплением вместо прямозубых, выбор оптимальных рабочих режимов; тщательную балансировку вращающихся деталей, повышение класса точности их изготовления и чистоты обработки поверхностей и др. Для уменьшения вибраций на пути их распространения применяют вибродемпфирование, виброгашение и виброизоляцию. Наглядно классификацию технических методов и средств защиты от вибраций отражает рис. 2

Рис. 2 Классификация технических методов и средств защиты от вибраций

В связи с этим, борьба с механическими вибрациями в настоящее время является одним из определяющих факторов при создании новых машин и в процессе их эксплуатации.

При создании современных самоходных машин и транспортных средств, равно как строительных, горных, сельскохозяйственых, дорожных, — во многих случаях оказывается, что полное подрессоривание транспортных машин невозможно по чисто технологическим соображениям. В некоторых же случаях подвеска транспортного средства, например, в грузовых автомобилях, не удовлетворяет необходимым условиям виброзащиты человека-оператора. В этих случаях целесообразно использовать дополнительные средства виброзащиты. Такими средствами виброзащиты человека-оператора может быть подрессоривание кабины транспортных и строительно-дорожных машин, а также подрессоривание сидений. Ярким примером таких сидений являются антивибрационные сиденья таких производителей, как GRAMMER, ISRI, SEARS, UnitedSeats. Современные антивибрационные сиденья оператора (водителя) нашли своё применение на различных видах современной мобильной техники, таких как: вилочне погрузчики, колесные фронтальные погрузчики, гусеничные погрузчики с телескопической стрелой, экскаваторах, бульдозеры, колесные и гусеничные тракторы, тяжелая карьерная техника для вскрышных работ, дорожные грузовые автомобили, пассажирские автобусы, водный транспорт, железнодорожный транспорт, а также техника специального назначения.

Антивибрационные автомобильные сиденья— специальный вид кресел, устанавливаемый в грузовиках и спецтехнике, обеспечивающий гашение вибраций и устранение их негативных последствий на организм.

Правильная посадка водителя за рулем грузовика
Вибрации и их воздействие на здоровье водителя
Антивибрационные сиденья для грузовых автомобилей, устройство
Особые условия работы операторов спецтехники и сидения для них
Ведущие производители антивибрационных сидений
Видео "Обзор водительского сиденья с вентиляцией"

Водитель должен знать, как этот фактор воздействует на здоровье, понимать особенности правильной посадки и учитывать особые условия работы. Ниже подробно остановимся на этих вопросах, разберемся с конструктивными особенностями таких изделий и лучшими производителями.

Правильная посадка водителя за рулем грузовика

Сидячая поза очень вредна, а при неправильном положении она может привести к ухудшению кровообращения, повышению мышечного напряжения и замедлению реакции. Правильная посадка за рулем имеет следующие особенности:

Положение спины — прямо.
Спина полностью опирается на спинку сиденья.
Ноги легко достают до педалей.
Руки слегка согнуты в локтевом суставе.

Такое положение считается максимально комфортным и не требует дополнительных усилий. При этом человек меньше утомляется при длительной работе.

При нахождении кресла далеко от руля спина теряет опору и быстрее устает. Снижается амплитуда движений, слабеют руки, которые как бы тянуться к рулевому колесу. Кроме того, ухудшается обзорность, и возникают трудности при работе с педалями.

Важным моментом является и наклон спинки сиденья для водителей. Если он чрезмерный, спина и мышцы ног сильно нагружаются из-за отсутствия нормальной опоры. Оптимальный наклон должен быть около 97%.

Чтобы занять правильную посадку за рулем, сделайте следующие шаги:

Садитесь на водительское место.
Нажмите на сцепление левой ногой.
Подвиньте сиденье, чтобы нога слегка сгибалась в коленном суставе.
Возьмитесь рукой за верхнюю часть руля и установите спинку кресла, чтобы спина плотно на ней лежала.
Правой рукой переключите рукоять КПП на самую дальнюю скорость. Вы не должны тянуться.
Поставьте руки, чтобы они находились на 10 и 14. Большие пальцы должны охватывать колесо.
Проверьте, что вы можете одновременно оторвать руки от рулевого колеса и ноги от пола.

Периодически проверяйте правильность посадки, чтобы защитить себя и избежать повышенной нагрузки. Такой шаг необходимо делать хотя бы раз в месяц.

Вибрации и их воздействие на здоровье водителя

Вибрация представляет собой один из видов механических колебаний, которые появляются при передаче телу механической энергии.Этот факт относится к негативным и оказывает существенное влияние на организм водителя. К негативным факторам стоит отнести:

уменьшение работоспособности психомоторики;
отрицательное воздействие на эмоциональный / умственный сектор;
изменения в работе ЦНС, что может стать причиной комплексного действия вибраций, шума и т. д;
сбои в функционировании опорно-двигательного аппарата.

Исследования показали, что вибрация на кресле водителя значительно выше, чем на полу. При правильном соблюдении графика вибрация не оказывает негативного воздействия на организм, и все водители успешно проходят медицинский осмотр. Наиболее распространенной является проблема с опорно-двигательным аппаратом, которая встречается почти у 10% водителей. Это характеризуется появлением болей в области спины.

Более редкими являются ситуации с появлением люмбалгии и цервикалгии. По результатам исследований ученые сделали вывод, что наибольшая нагрузка приходится на правую руку.

Она чаще находится на рулевом колесе и берет на себя функции переключения скорости. При этом повышение показателей вибрационной чувствительности на этой части тела отмечается после пяти-шести лет вождения грузовиков / спецтехники, а на левой — через семь лет.

Антивибрационные сиденья для грузовых автомобилей, устройство

Для снижения вибрации на человека применяются антивибрационные сиденья. Это специальная конструкция, оборудованная механической / пневматической подвеской. Последняя предназначена для гашения вибрационных колебаний, снижения негативной нагрузки на органы и повышения уровня комфорта.

Современные производители уделяют много внимания этому фактору и постепенно заменяют обычные кресла на устройства с антивибрационной системой. Дополнительно уделяется внимание возможности регулировки параметров, поясничной поддержки и наличию подлокотников / подголовников, обеспечивающих дополнительную опору и распределение нагрузки.

Конструктивно все кресла водителей делятся на три категории:

статические;
с механическими рессорами;
с пневматической подвеской.

Статические

Здесь не предусмотрено никакой защиты от вибраций. Это простейший вариант, который встречается на бюджетных моделях грузовиков и спецтехники. Продолжительная работа на таком сиденье может нести негативные последствия для здоровья.

Механические

Что касается кресел с механическим рессорами, в них главным элементом является специальный торсион, объединяющий фиксированную и подвижную часть устройства. Дополнительно предусматривается гидравлический амортизатор, а в роли направляющего узла применяется пантограф. В его функции входит движение кресла по вертикали.

Плюсы механической подвески:

Главным минусом является меньшая эффективность в сравнении с пневматическим баллоном.

Пневматические

В современных креслах применяются диафрагменные пневматические рессоры, состоящие из следующих элементов:

резиновая мембрана;
фланцевая пластинка;
поршень из пластика.

Для большей эффективности пневматические рессоры устанавливаются в качестве отдельного элемента и не соединяются с амортизатором. За функцию упругости несет ответственность клапан регулировки, имеющий вид небольшого цилиндра. Возможность корректировки клапана позволяет выбрать жесткость и поменять давление в рабочем органе в пределах 3-7 бар. Для удобства управления предусмотрена кнопка регулировки и спускания воздуха и опускания сиденья в самую нижнюю точку.

Ранее главной проблемой пневматической подвески было наличие отдельного компрессора в грузовике. Сегодня с этим нет проблем, ведь многие производители предлагают автономные решения. В частности, в ряде моделей предусматриваются пневматические компрессоры, встроенные в самом кресле, и питающиеся от напряжения 12 / 24 Вольт.

Кресла с пневматической подвеской все чаще применяется на грузовиках и спецтехнике для снижения влияния вибрации. Такие сиденья безопасны в эксплуатации, легко регулируются и обеспечивают правильную позу водителю. Устройство изготавливается в двух видах исполнения — с возможностью поворота и без него.

Дополнительно в креслах предусмотрены ремни безопасности, подголовники и т. д. Регулировочные ручки находятся в удобных местах, что позволяет быстро выполнить настройку с учетом личных требований к комфорту.

Плюсы антивибрационных кресел с пневмоподвеской:

Гашение колебаний.
Удобство для водителя.
Множество регулировок.
Компенсация колебаний при проезде плохих участков на трассе.

Из недостатков стоит выделить высокую цену, которая обусловлена большей сложностью конструкции. Кроме того, для обслуживания такого сиденья необходимо привлечение специалиста.

Особые условия работы операторов спецтехники и сиденья для них

Среди водителей грузовиков и специальной техники проводится работа по повышению качества сидений и выполнения дополнительных шагов по повышению качества труда. Чаще всего применяются следующие меры:

Улучшение конструктивных особенностей техники.
Разработка оптимальных режимов труда / отдыха.
Организация лечебно-профилактических процедур.
Периодическое проведение исследований водителей для выявления патологических изменений в организме оператора.

Важно учесть, что передача вибрации— далеко не единственный опасный фактор для водителей грузовиков и спецтехники. Главным аспектом является усталость, что является причиной ошибок. Кроме того, при работе на карьерном оборудовании приходится работать в грязи и пыли.

При наличии аллергии на эти факторы или неготовности работать в подобных условиях такая профессия не подойдет. Водители грузовиков и спецтехники должны быть физически и психологически выносливыми людьми, готовыми выдерживать тряску, пыль и шум в течение длительного времени.

57.jpg" alt="Антивибрационные сиденья" width="" />

Главным фактором, снижающим нагрузку на оператора, является установка качественных кресел на спецтехнику. Такие сиденья отличаются следующими факторами:

поворотный механизм;
механическая / пневматическая подвеска;
крепление вплотную к стенке;
наличие подлокотников / подголовников;
множество необходимых регулировок и т. д.

Особое внимание должно быть уделено безопасности, что обусловлено наличием 3-точечного ремня, специальной конструкцией техники, подушками airbag (для грузовиков) и т. д.

Ведущие производители антивибрационных сидений

Сегодня многие компании занимаются выпуском антивибрационных кресел для водителей грузовиков и спецтехники. К наиболее востребованным стоит отнести:

Grammer — немецкая компания, выпускающая качественные антивибрационные кресла для строительной техники, с/х техники, погрузчиков и т. д. Они представлены в широком модельном ряде, имеют множество регулировок и вариантов исполнения. Могут иметь тканевую или эко-кожаную обивку, комплектуются механической или пневматической подвеской.

UnitedSeats — производитель антивибрационных кресел с мировым именем. Является одним из крупнейших поставщиков в Европе. Производит сиденья для с/х, подъемной, карьерной, горной и иной техники.

Заключение

Антивибрационные сиденья — обязательны для водителей, которые много времени проводят за управлением грузовиков и спецтехники. Их применение снижает риск появления профессиональных заболеваний, связанных с вибрацией, повышает внимание, снижает усталость и, как следствие, сводит к минимуму риск ошибок при выполнении поставленных задач.

Если колебания превышают допустимые пределы, то прибегают к средствам защиты, обычно к так называемому вторичному подрессорнваиию. Оно может быть выполнено в виде специальной дополнительной подвески перевозимого груза к кузову (раме); упругих сидений для пассажиров; виброзащитных устройств и прокладок. Рассмотрим особенности вторичного подрессоривания на наиболее распространенном примере упругого сиденья.

Сиденья бывают полностью подвешенные и с раздельной подвеской сиденья и спинки. Полностью подвешенное сиденье имеет три устройства подвески: направляющее, упругое и гасящее. Иногда для наилучшего удовлетворения поставленных требований их выполняют раздельно.

Полностью подвешенные сиденья используют обычно для автомобилей и других колесных машин с весьма жесткой подвеской колес, а также для автобусов. Наиболее распространено сиденье с раздельно выполненными подушкой и спинкой. Пассажир колеблется на сиденье, испытывая значительное трение о спиику. Подушка и спинка обладают определенной упругостью и способностью гасить колебания пассажира. Упругость подушки создается пружинами, губчатой резиной или другими аналогичными материалами.

Для уменьшения среднего давления тела пассажира на подушку, поглощения вибраций и шума конструкцию подушки дополняют матрацем из синтетических материалов, губчатой резины, хлопчатобумажной и шерстяной ваты.

Собственная частота пассажира на раздельном сиденье (с отдельной спинкой) составляет 2—3 Гц, а на полностью подвешенных сиденьях может быть уменьшена до Гц. Величина относительного затухания при отсутствии специального амортизатора сиденья составляет в среднем

Колебания пассажира массой на сиденье жесткости можно характеризовать собственной частотой и коэффициентом затухания , учитывающим коэффициент сопротивления сиденья

Эффективность сиденья зависит от того, в каком соотношении находится частота с частотой низкочастотных колебаний основания, т. е. подрессоренной части, и собственной частотой сидящего человека. При выполнении условий или колебания на сиденье усиливаются. Сиденье, как и подвеска автомобиля, играет роль фильтра, пропускающего прежде всего колебания определенной частоты, зависящей от выбора

Возможны два сочетания: а) мягкое сиденье при жесткой подвеске, т. е. что практически приводит к условию Гц; б) жесткое сиденье при мягкой подвеске, т. е. что приводит к условию Гц.

Сравнение АЧХ ускорений показывает, что мягкое сиденье при жесткой подвеске более эффективно, чем жесткое сиденье при мягкой подвеске.

Однако реализовать все преимущества мягкого сиденья трудно, так как оно приводит к большим перемещениям пассажира при колебаниях, особенно единичных толчках. Значительные перемещения человека на сиденье трудно осуществимы. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы подвеска автомобиля была возможно лучше, а роль сиденья была сведена главным образом к защите сидящего пассажира от высокочастотных колебаний.

Необходимость сочетать заданную жесткость сиденья с малыми абсолютными перемещениями пассажира заставляет добиваться нелинейной упругой характеристики сиденья, при которой после сравнительно малых перемещений жесткость существенно возрастет. Дополнительная трудность состоит в том, что у разных людей массы различны, поэтому частоты а следовательно, перемещения и ускорения также различны.

Кроме вертикальных, человек на сиденье испытывает продольные и угловые колебания, защитить от которых с помощью изменения нонструкции и параметров

сиденья трудно (так как, например, спинка не должна быть слишком мягкой, поскольку она играет роль опоры для водителя).

Ускорения сидящего пассажира существенно зависят от положения сиденья по длине и высоте автомобиля. Предварительное исследование показывает, что сиденье целесообразно размещать внутри базы автомобиля, ближе к более мягкой подвеске колес Расположение сиденья по высоте важно в грузовых автомобилях и автобусах. Желательно, чтобы расстояние от центра тяжести до сиденья было небольшим, так как это уменьшает амплитуды горизонтальных колебаний, которые пассажиры переносят хуже, чем вертикальные Кроме того, необходимо, чтобы колебания водителя были возможно ближе к вертикальным, что достигают выбором направляющего устройства подвески сиденья

Увеличение затухания до улучшает плавность хода в области частот и ухудшает ее при средних и высоких частотах.

Выбор параметров вторичного подрессоривання других элементов автомобиля во многом аналогичен выбору параметров для сиденья: необходимо следить за тем, чтобы собственная частота подвешенного элемента не совпадала с другими собственными частотами, чтобы упругий элемент имел нелинейную характеристику, а затухание было достаточным.

Испытания показали, что человека можно рассматривать как колебательную систему, части которой под действием возмущения совершают перемещения относительно друг друга – рис. 169.

По данным испытаний собственная частота массы таза, опирающейся па мягкое сиденье, получилась равной 2,8 гц, верхней части туловища (груди) – 4,8 гци головы – 1,8 гц. Основная собственная частота колебаний человеческого тела находится в пределах 3,5–5 гц. и даже – около 2 гц. Собственная частота колебаний тела является основным показателем для проектирования автомобильного сидения.

Большой интервал известных значений собственных частот (2–5гц)объясняются тем, что у людей с большой массой собственные частоты должны быть низкими, не подтверждается известными данными. Было высказано и предположение: на величине резонансной частоты колебаний должна сказываться характеристика сиденья. Для проверки этого предположения одного и того же человека при одной и той же амплитуде возмущения испытывали на мягком и жестком сиденьях. Резонансные перемещения в системе грудь — стол наступили при частотах 2,3 гцна мягком сидении и 4,2 гцна жестком. При жестком сидении таз почти жестко связан с вибростолом и колеблется преимущественно грудь, соединенная с тазом системой мышц поясницы и области живота. Резонансная частота этой системы достаточно высокая – около 4,5 гц. При мягком сиденьи основное значение имеют колебания таза, опирающегося па сиденье и имеющего более низкую собственную частоту, достигающую 2 гц.

Полоса собственных частот колебаний человеческого тела и его внутренних органов находится в пределах 3,5–5 гци может снижаться до 2 гц. Резонансные колебания возможны и при более высоких частотах, например, колебания головы при частоте около 20 гц.

Рис. 169. Источники нагружния и диапазоны собственных частот

колебаний узлов автомобиля и пассажира

Если спинка автомобильного сидения делана отдельно от подушки, то при качаниях автомобиля возникает треиие спины сидящего человека о спинку сидения.

Испытания показали, что биодинамическую модель человека можно считать двухмассовой, состоящей из массы груди, в которую входят масса головы, плеч, части верхних конечностей и внутренних органов, а также массы таза с частью нижних конечностей. В соответствии со средними антропометрическими данными масса головы принята равной около 5,1 кг,плеч и груди – 23,5 кг,таза и ног – 43 кг.

Биодинамические модели соответствуют вертикальным колебаниям. Кроме этого, человек может испытывать горизонтальные колебания, при которых тело также ведет себя как упругая система. Для такой системы характерна связь между вертикальными и горизонтальными колебаниями: вертикальные колебания основания могут вызывать наряду с вертикальными также и горизонтальные колебания различных точек тела и па оборот. Эта особенность человека имеет практическое значение, так как колебания вдоль продольной и вертикальной осей автомобиля он переносит по-разному.

Траектории головы человека, который находился па вибрационном столе, совершавшем гармонические установившиеся горизонтальные колебания в плоскости чертежа. В положении стоя при медленных колебаниях вибростола голова человека испытывает в основном горизонтальные колебания, а при увеличении частоты колебании вибростола голова человека испытывает в основном вертикальные перемещения, хотя вибрационный стол движется только горизонтально. В положении сидя наблюдается аналогичное явление –вынужденные горизонтальные колебания сопровождаются вертикальными перемещениями головы. При частоте 2 гц четко виден резонанс колебаний головы. При эллиптических траекториях головы должно возникать раздражение полукружных каналов вестибулярного аппарата и при определенных условиях – явление укачивания.

Если уменьшение массы подрессоренных частей сопровождать соответствующим изменением сопротивления амортизаторов так, чтобы относительное затухание не менялось (g = const), то характер колебаний при резонансных режимах ухудшается – перемещения кузова в области низкочастотных колебаний уменьшаться не будут, а перемещение колеса при высокочастотных колебаниях несколько возрастет.

Для улучшения плавности хода при уменьшении массы подрессоренных частей можно применять такую подвеску, у которой жесткость меняется в соответствии с уменьшением массы подрессоренных частей (подвеска постоянного прогиба).

Для автомобиля масса неподрессорепных частей может меняться в 1,5–2 раза от типа направляющего устройства подвески (зависимая или независимая подвеска), типа и конструкции моста, типа шин.

Уменьшение массы неподрессореппых частей не влияет на низкочастотные колебания кузова или колес. В области высокочастотных колебании собственная частота увеличивается, и поэтому колебания в межрезопапспой области уменьшаются, а в зарезонанспой возрастают. Максимум колебаний смещается в область более высоких частот, и поэтому резонансные явления могут быть вызваны неровностями, как правило, меньшей высоты. Наибольшие ускорения кузова не меняются, по перемещение колес уменьшается вследствие увеличения относительного коэффициента затухания для высокочастотных колебаний, а также снижения высоты неровностей, вызывающих резонанс.

Уменьшение массы пеподрессореппых чаетей является единственным средством сдвинуть высокую собственную частоту в область еще больших значений, не ухудшая качества подвески, и уменьшить перемещение колес при высокочастотных колебаниях. Уменьшение массы неподрессореппых частей вызывает увеличение относительного затухания высокочастотных колебаний. Количество энергии, поглощаемой амортизаторами, уменьшается, а условия их работы улучшаются.

Таким образом, при уменьшении массы пеподрессоренных частей увеличиваются устойчивость и безопасность автомобиля. Кроме того, при уменьшении жесткости шип снижение масс пеподрессореппых частей обеспечивает сохранение достаточно высокого значения их частоты колебаний.

Частота колебаний пассажира на переднем сидении приведенного выше легкового автомобиля с пневматической подвесной Ситроен DS-19 равна 123 кол/мин, на заднем – 111 кол/мин, жесткость переднего сидения – 93 Н/см, заднего – 76 Н/см, коэффициент сопротивления амортизаторов передней подвески в два раза выше, чем амортизаторов задней подвески.

Для удобства и гашения колебаний автомобильные сидения содержат ватные или из другого материала матрацы. Водительское сидение грузовых автомобилей и автобусов может иметь отдельный гидравлический амортизатор, а также механизм регулирования характеристики сидения в зависимости от веса водителя.

Частота и затухание низкочастотной составляющей при изменении масс неподрессоренных частей остаются неизменными, поэтому можно предполагать, что амплитуды колебания кузова в области низкочастотного резонанса также не будут изменяться. Это подтверждается амплитудно-частотными характеристиками перемещений кузова автомобиля, приведенными на рис. 160 а.

Для определения влияния массы неподрессоренных частей па перемещение колеса и ускорения кузова при колебаниях на рис. приведены амплитудно-частотные характеристики, соответствующие массе неподрессоренпых частей, в 3 раза большей в одном случае (кривая 1), чем в другом (кривая 2).

При снижении массы неподрессорениых частей в области частот возмущающей силыперемещения колеса и ускорения кузова уменьшаются. При больших значениях частоты снижение массы неподрессоренных частей вызывает усиление колебаний. В некоторых случаях смещение максимума ускорений в область более высоких частот может оказаться полезным, так как высокочастотные колебания легче гасить.

Неоднократные попытки создания грузовых автомобилей без упругих элементов в подвесках всех или части колес, в том числе автомобилей с большой высотой профиля шин, положительных результатов не давали. Последующие модели таких автомобилей, как правило, имели упругие элементы в подвесках всех колес. Например, на самосвале МАЗ-525 рессоры устанавливались только на передний мост, задний мост жестко крепился к раме. На следующей модели МАЗ-530 через рессоры крепился и задний мост.

Примерные отношения масс подрессоренных и неподрессоренных частей автомобилей в зависимости от их типа и полезной нагрузки следующие:

При помощи конструктивных и иных перечисленных мер можно снизить массу неподрессоренных частей при переходе от зависимой подвески к независимой для управляемых колес в 1,5, а для ведущих – в 2 раза.

П р о в е р к а п а р а м е т р о в п л а в н о с т и хода автомобиля делается в соответствии с отраслевыми стандартами, содержащими подробные требования к подготовке автомобиля, состоянию дороги, где выполняется работа, условиям замеров др.

Плавность проверяется на следующих дорогах:

- асфальтированные или бетонированные в хорошем состоянии со средней квадратичной высотой микронеровностей 0,6 × 10 -2 м;

- булыжное шоссе без глубоких выбоин со средней квадратичной высотой микронеровностей 1,1 × 10 -2 м;

- булыжное шоссе с выбоинами со средней квадратичной высотой микронеровностей 2,9 × 10 -2 м.

Многие характеристики подвески определяются на стенде, например: вертикальная жесткость, величина трения, потенциальная энергия и др.

Кроме параметров подвески при вертикальных колебаниях определяются её поперечная угловая жесткость, момент трения в подвеске, относительная величина поглощаемой энергии и относительная величина момента трения в подвеске.

Определяются также неподрессоренные массы передней и задней частей автомобиля, координаты подрессоренной массы автомобиля, момент инерции подрессоренной массы относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести автомобиля.

Читайте также: